关于高层建筑剪力墙结构设计的研究

梁建富 李雪梅

摘要：本文作者就围绕剪力墙的布置和短肢剪力墙设计要求展开讨论，提出了自己的观点。

关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计；研究

目前，越来越多的剪力墙结构小高层住宅楼拔地而起，但是，随之而来的是我们发现这些剪力墙结构小高层在施工质量上还存在着一些质量通病，主要表现为剪力墙板混凝土成型质量差、混凝土实体回弹检测强度不高等。在剪力墙布置中洞口宜上下对齐使之受力明确，尽量避免出现错洞与叠合错洞的出现。在短肢剪力墙设计中应注意其肢长、加强部位、构造等要求。

在对材料力学的分析中，能够清楚的知道在建筑层过多时，一般可采用剪力墙结构进行建造房屋，其空间结构表现为横向、纵向剪力墙及楼盖。对于高层建筑的修建，主要还是考虑其抗震性和抗风性，而剪力墙有着承受水平荷载和竖向荷载刚度较大的特性，所以在地震区房屋修建中应用剪力墙结构对房屋安全性能的提高是很有必要的。

1 对剪力墙的合理布置

随着我国经济的不断发展和城镇化的不断推进，建筑行业得到了快速发展，城市中的多高层建筑逐渐增多。如何保证建筑的安全性是首要问题，而剪力墙设计是纵横承受荷载而使其具有较强的抗震性和抗风性，承受力也较强的特点被多高层建筑广泛采用。为了增强建筑物的抗震性能，就应该从剪力墙的整体设计中去把握，在修建的过程中必须严格的按照修建规程进行操作。以下就剪力墙中短肢剪力墙、梁等的设计进行简要阐述。

1.1 对剪力墙进行双向布置

在高层建筑中，对空间结构的处理是极其重要的，因为房屋的刚度和承受力是在合理的空间结构基础上表现出来的。而剪力墙结构是否合理，直接关乎着房屋的抗震能力。所以，在剪力墙的设计上应当采用双向布置的方式，尽量避免单向布置，以此增强房屋在两个方向上的抗侧刚度。同时，应当合理的布置空间结构，利用剪力墙本身的承受力大和抗侧刚度强的特性，对房屋重量进行一定的减轻，从而提升房屋在地震时的侧向刚度。

1.2 使剪力墙在竖向上达到均匀

剪力墙的布置要能体现房屋修建时的抗侧刚度，对于房屋修建中出现的自上而下不连续性，往往导致了刚度上的突变。要解决当中出现的问题，可以通过对墙体的厚度和混凝土的级别进行提升，使剪力墙在高度上的抗侧性尽量增强。

1.3 对墙肢的高宽比例合理化

一般情况下，优化剪力墙的高宽比例能够使房屋在地震中的延性得到提升。剪力墙的高宽比例最好是大于2，如果剪力墙的长度太大，影响了剪力墙在抗震中的延展性，则应当在合适的位置开设洞口，使长度减小。同时，要注意墙体间是否形成均匀的独立墙段。

1.4 对剪力墙的洞口设计和布置

洞口的设计及布置，对剪力墙在房屋中所起到的力学效果是比较明显的，这会大大影响房屋在使用中的抗震性能。所以，笔者从以下几方面展开论述：

1.4.1 對开洞的要求，要根据力学原理进行布置，开洞要有规则，避免到处开洞及散乱开洞。要讲究布置途中的安全可靠性，尽量让剪力墙的洞口以“列”的形式进行设计，处理好墙肢与梁之间的关系，使其有牵连性。

1.4.2 不规则开洞，容易造成剪力墙的力学效应减小，使建筑物在抗震方面的能力减弱。通常情况下，错误的开洞有两种：一是错洞，主要表现为洞口开得比较小，不规则。这样就导致了应力不均衡，在进行常规计算的时候内力很难实现，造成了建筑物潜在的薄弱环节。二是叠合错洞，主要表现为在原有开洞的基础上又进行了叠加式的开洞，不规则。以上两种错洞，都要尽量的避免，在无法避免的情况下，应对开洞的周边进行一定处理，可以加强、加固或者用一些轻质材料进行填充，总之，目的是使错洞的地方最大限度的转化成合理的洞口。

1.4.3 应用平面有限元对洞口进行计算，找出剪力墙存在的不合理，比如对内力的计算和位移的计算，以此了解剪力墙的受力性能。对不规则开洞，在计算时要进行相应的分析和判断，找出其中的原因，并有针对的加以解决。

1.5 对剪力墙加强部位的分析

1.5.1 为了使房屋抗震性得到提升，应该对塑性铰的部位进行加强处理。而且在加强时应当有明确的措施，避免对剪力墙顶层及楼道的重点处理，却忽视了对塑性铰部分的加强，从而导致抗震结构的不合理。

1.5.2 剪力墙底部往往会出现塑性铰，所以在出现时要采取办法对周边范围进行加强，使剪力墙的延性变得更强，提高在地震中的抗破坏能力。

1.5.3 在抗震能力提高的过程中，要注意把剪力墙所涉及的薄弱环节进行加强，尤其是对剪力墙底部的处理至关重要。所谓“根基不牢岂能重高楼”就是这个意思。但剪力墙底部的加强高度应该根据剪力墙自身总体高度来加以处理，一般情况下应该选取剪力墙的墙肢高度的八分之一和底部两层的较大值进行加强。

2 对短肢剪力墙在设计中的要求

在高层建筑的修建中，剪力墙的合理布置对抗震性能的提高是显而易见的，而短肢剪力墙的应用有其必要性，同时在应用短肢剪力墙的时候也要相应的注意一些问题。

2.1 短肢剪力墙的应用范围

在进行高层建筑修建时，统统采用短肢剪力墙的设计是不符合实际需要的，因为它会导致房屋抗震能力的降低。所以，在设计时应当把一般剪力墙和短肢剪力墙进行结合，形成两者各显其能的抵抗力水平。即使都采用短肢剪力墙进行修建的情况下，也要对短肢剪力墙的高度进行适当的降低。对于不同抗震级别的高层建筑，应当根据其地震级别进行选择，但短肢剪力墙的应用主要还是配合在一般剪力墙的左右，不应该使用的太多。究其原因，短肢剪力墙的抗震效果太差，对高层建筑的安全性无法保障。

2.2 加强短肢剪力墙设计的相关措施

2.2.1 短肢剪力墙的优点在于有一定的延性，在抗震中起着很大的作用，但其承受力没有一般剪力墙和筒体强。所以，在设计时应当考虑到它的不足，从而在设计当中提高其抗震等级（比一般剪力墙或筒体高出一个等级）。

2.2.2 考虑到短肢剪力墙的延性问题，所以应当最大限度的进行提升和完善。当短肢剪力墙在受到重力荷载的作用下，就会产生相应的轴压比，当针对一、二、三级抗震能力设计时，其轴压比不能大于0.5至0.7。因此，对于短肢剪力墙的设计应当比一般剪力墙的轴压值至少降低0.1。

2.2.3 对短肢剪力墙在布置钢筋问题上，应该在纵向上对钢筋的分量进行提高，尤其在底部的钢筋数量不能低于1.2%，而在底部之外的部分则不低于1%。

2.2.4 在剪力值的要求中，出于对短肢剪力墙性能的考虑，应当在其底部进行一定的加强，同时对底部以外的部分进行相应的调整，并增大抗震的系数。其目的在于增强短肢剪力墙的抗损坏性。

2.2.5 在短肢剪力墙的厚度方面，一般情况下要求其厚度不能低于200毫米。在非抗震性房屋建造时，应当对房屋的高度进行控制，并且加大墙肢的厚度。

3结束语

总之，在高层建筑的修建过程中，剪力墙的纵横设计具有较好的抗震性和抗风性，对房屋安全性的提高是毋庸质疑的。但应避免在短肢剪力墙设计方面出现的诸多问题，从而使高层建筑更具合理性和安全性。

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